本发明公开了一种基于信号特征收敛的信号质量评估方法及装置，涉及电子侦察专业的目标识别领域。本发明技术要点：接收空中的雷达脉冲信号，对各个雷达脉冲信号的检测参数进行测量，得到各个脉冲信号的检测参数；根据脉冲信号的检测参数对接收到的脉冲信号进行聚类，将同一雷达信号发射源在同一工作模式下发出的脉冲信号归为一组；对每一脉冲信号组中的每个脉冲信号进行特征值提取，得到N个特征值向量Vi；计算每一脉冲组中任意两个脉冲信号的特征值向量的欧式距离值di；计算反应各距离值均值大小的值CD；若所述值CD反应该脉冲组中脉冲信号特征收敛性。
1.一种基于信号特征收敛的信号质量评估方法，其特征在于，包括：步骤1：接收空中的雷达脉冲信号，对各个雷达脉冲信号的检测参数进行测量，得到各个脉冲信号的检测参数；
步骤2：根据脉冲信号的检测参数对接收到的脉冲信号进行聚类，将同一雷达信号发射源在同一工作模式下发出的脉冲信息归为一组；
步骤3：对每一脉冲信号组中的每个脉冲信号进行特征值提取，得到N个特征值向量Vi，Vi表示第i个脉冲的特征值向量；其中，i取1、2、3、…、N；N为脉冲信号组中的脉冲信号的总数；
步骤4：计算每一脉冲组中任意两个脉冲信号的特征值向量的欧式距离值di；其中i取计算反应步骤4得到的 个距离值均值大小的值CD；若所述值CD反应该脉冲组中脉冲信号特征收敛性；
步骤41：对Vi进行归一化处理使其每个元素为介于0～1之间的数值；其中，i取1、2、
步骤42：计算每一脉冲组中任意两个脉冲信号的特征值向量的欧式距离值得到距离矩阵D， 其中， dij为第i个特征值向量到第j个特征值向量的欧式距离值，vik为第i个特征值向量的第k个元素，vjk为第j个特征值向量的第k个元素；M为特征值向量中元素的总数；
步骤43：计算公式 其中i取1、2、3、…、N，j取1、2、3、…、N，且i≠j。
2.根据权利要求1所述的一种基于信号特征收敛的信号质量评估方法，其特征在于，所述检测参数包括以下参数中的至少一种：脉冲信号到达时间、脉冲信号频率、脉冲信号脉宽、脉冲信号幅度、脉冲信号方位。
3.根据权利要求1所述的一种基于信号特征收敛的信号质量评估方法，其特征在于，所述特征值包括以下特征值中的至少一种：脉冲信号的频谱特征值、波形特征值、脉内调制特征值。
4.一种基于信号特征收敛的信号质量评估装置，其特征在于，包括：检测参数测量单元，用于接收空中的雷达脉冲信号，对各个雷达脉冲信号的检测参数进行测量，得到各个脉冲信号的检测参数；
聚类单元，用于根据脉冲信号的检测参数对接收到的脉冲信号进行聚类，将同一雷达信号发射源在同一工作模式下发出的脉冲信息归为一组；
特征值提取单元，用于对每一脉冲信号组中的每个脉冲信号进行特征值提取，得到N个特征值向量Vi，Vi表示第i个脉冲的特征值向量；其中，i取1、2、3、…、N；N为脉冲信号组中的脉冲信号的总数；
脉冲信号特征收敛性获取单元，用于计算每一脉冲组中任意两个脉冲信号的特征值向量的欧式距离值di；其中i取以及用于计算反应 个距离值均值大小的值CD；若所述值CD反应该脉冲组中脉冲信号特征收敛性；
归一化单元，用于对Vi进行归一化处理使其每个元素为介于0～1之间的数值；其中，i取
距离矩阵获取单元，用于计算每一脉冲组中任意两个脉冲信号的特征值向量的欧式距离值得到距离矩阵D， 其中， dij为第i个特征值向量到第j个特征值向量的欧式距离值，vik为第i个特征值向量的第k个元素，vjk为第j个特征值向量的第k个元素；M为特征值向量中元素的总数；
脉冲信号特征收敛值获取单元，用于计算公式 得到脉冲信号特征收敛值CD，其中i取1、2、3、…、N，j取1、2、3、…、N，且i≠j。
5.根据权利要求4所述的一种基于信号特征收敛的信号质量评估装置，其特征在于，所述检测参数包括以下参数中的至少一种：脉冲信号到达时间、脉冲信号频率、脉冲信号脉宽、脉冲信号幅度、脉冲信号方位。
6.根据权利要求4所述的一种基于信号特征收敛的信号质量评估装置，其特征在于，所述特征值包括以下特征值中的至少一种：脉冲信号的频谱特征值、波形特征值、脉内调制特征值。
一种基于信号特征收敛的信号质量评估方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及电子侦察专业的目标识别领域。
背景技术
[0002] 在目标识别技术领域中常常需要对目标发射到环境中的雷达脉冲信号侦察，进行雷达信号侦察的实际环境中存在各种干扰信号，使得侦察环境十分复杂以致各级信号处理的条件往往达不到理想状态。例如侦察环境中存在反射、多径、低信噪比、接收机毛刺信号、虚假信号等情况，这些对信号特征参数提取都会有不利的影响，最终可能导致系统生成错误的情报。
[0003] 现有的应用系统只是对信号幅度进行简单判断，并没有对信号由于接收环境和传输途径等因素带来质量影响进行有效的评估。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种基于信号特征收敛的信号质量评估方法及装置。
[0005] 本发明提供的基于信号特征收敛的信号质量评估方法，包括：
[0006] 步骤1：接收空中的雷达脉冲信号，对各个雷达脉冲信号的检测参数进行测量，得到各个脉冲信号的检测参数；
[0007] 步骤2：根据脉冲信号的检测参数对接收到的脉冲信号进行聚类，将同一雷达信号发射源在同一工作模式下发出的脉冲信号归为一组；
[0008] 步骤3：对每一脉冲信号组中的每个脉冲信号进行特征值提取，得到N个特征值向量Vi，Vi表示第i个脉冲的特征值向量；其中，i取1、2、3、…、N；N为脉冲信号组中的脉冲信号的总数；
[0009] 步骤4：计算每一脉冲组中任意两个脉冲信号的特征值向量的欧式距离值di；其中i取1、2、3、…、
[0010] 计算反应 个距离值均值大小的值CD；若所述值CD反应该脉冲组中脉冲信号特征收敛性。
[0011] 步骤4进一步包括：
[0012] 步骤41：对Vi进行归一化处理使其每个元素为介于0～1之间的数值；其中，i取1、2、3、…、N；
[0013] 步骤42：计算每一脉冲组中任意两个脉冲信号的特征值向量的欧式距离值得到距离矩阵D， 其中， dij为第i个特征值向量到第j个特征值向量的欧式距离值，vik为第i个特征值向量的第k个元素，vjk为第j个特征值向量的第k个元素；M为特征值向量中元素的总数；
[0014] 步骤43：计算公式 其中i取1、2、3、…、N，j取1、2、3、…、N，且i≠j。
[0015] 进一步，所述检测参数包括以下参数中的至少一种：脉冲信号到达时间、脉冲信号频率、脉冲信号脉宽、脉冲信号幅度、脉冲信号方位。
[0016] 进一步，所述特征值包括以下特征值中的至少一种：脉冲信号的频谱特征值、波形特征值、脉内调制特征值。
[0017] 本发明还提供了一种基于信号特征收敛的信号质量评估装置，包括：
[0018] 检测参数测量单元，用于接收空中的雷达脉冲信号，对各个雷达脉冲信号的检测参数进行测量，得到各个脉冲信号的检测参数；
[0019] 聚类单元，用于根据脉冲信号的检测参数对接收到的脉冲信号进行聚类，将同一雷达信号发射源在同一工作模式下发出的脉冲信息归为一组；
[0020] 特征值提取单元，用于对每一脉冲信号组中的每个脉冲信号进行特征值提取，得到N个特征值向量Vi，Vi表示第i个脉冲的特征值向量；其中，i取1、2、3、…、N；N为脉冲信号组中的脉冲信号的总数；
[0021] 脉冲信号特征收敛性获取单元，用于计算每一脉冲组中任意两个脉冲信号的特征值向量的欧式距离值di；其中i取1、2、3、…、
[0022] 以及用于计算反应 个距离值均值大小的值CD；若所述值CD反应该脉冲组中脉冲信号特征收敛性。
[0023] 脉冲信号特征收敛性获取单元进一步包括：
[0024] 归一化单元，用于对Vi进行归一化处理使其每个元素为介于0～1之间的数值；其中，i取1、2、3、…、N；
[0025] 距离矩阵获取单元，用于计算每一脉冲组中任意两个脉冲信号的特征值向量的欧式距离值得到距离矩阵D， 其中， dij为第i个特征值向量到第j个特征值向量的欧式距离值，vik为第i个特征值向量的第k个元素，vjk为第j个特征值向量的第k个元素；M为特征值向量中元素的总数；
[0026] 脉冲信号特征收敛值获取单元，用于计算公式 得到脉冲信号特征收敛值CD，其中i取1、2、3、…、N，j取1、2、3、…、N，且i≠j。
[0027] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0028] 在实际工程实验中发现，信号特征提取误差主要是来自三方面原因：一是脉冲采集中由于多径、毛刺等因素导致特征发生畸变；二是目标脉冲信噪比较弱时，特征不够收敛；三是信号分选存在漏批时，掺入的其他信号对目标信号特征提取造成干扰。这三种情况均会导致特征矩阵的收敛性偏低，继而影响后续的识别处理。
[0029] 本发明提供了一种基于特征收敛的信号质量评估方法，能够从提取的各类特征中，选择收敛性较好的一部分特征作为最终特征提取结果，尽量降低上述三种非理想情况对信号质量的影响，提高后续信号识别的准确性。
附图说明
[0030] 本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
[0031] 图1为本发明方法流程图。
具体实施方式
[0032] 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0033] 本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0034] 针对电子侦察过程中，信号质量好坏对特征提取和识别具有巨大影响。本发明提出了一种基于特征收敛的信号评估方法，利用信号特征收敛度判断信号质量。信号特征收敛度越高信号质量越好，信号特征收敛度越低信号质量越差。具体步骤如图1，包括：
[0035] 步骤1：接收空中的雷达脉冲信号，对各个雷达脉冲信号的检测参数进行测量，得到各个脉冲信号的检测参数。本领域常用的检测方法有时域检测和频域检测，检测参数包括但不限于脉冲信号的到达时间、频率、脉宽、幅度、方位等。
[0036] 步骤2：根据脉冲信号的检测参数对接收到的脉冲信号进行聚类，聚类的目的在于将同一雷达信号发射源在同一工作模式下发出的脉冲信号归为一组。本领域常用的聚类方法有：基于PRI的CDIF和SDIF聚类方法或基于参数欧氏距离聚类方法等。
[0037] 步骤3：对每一脉冲信号组中的每个脉冲信号进行特征值提取，得到N个特征值向量Vi，Vi表示第i个脉冲的特征值向量；其中，i取1、2、3、…、N；N为脉冲信号组中的脉冲信号的总数。特征值包括但不限于脉冲信号的频谱特征、波形特征和脉内调制特征等。
[0038] 步骤4：特征收敛判断，通过计算信号特征收敛性，判断信号特征是否稳定。
[0039] 特征收敛性计算方法包括：
[0040] 计算每一脉冲组中任意两个脉冲信号的特征值向量的欧式距离值di；其中i取1、2、3、…、 欧氏距离可以度量向量Vi与向量Vj之间的一致性。
[0041] 计算反应 个距离值均值大小的值CD；所述值CD反应该脉冲组中脉冲信号特征收敛性，若值CD越小，则认为该特征值的收敛性较好，以该特征值来反应脉冲信号较为准确。
[0042] 在一个实施例中值CD为 个距离值的算术平均值。在一个优选实例中，值CD是通过以下步骤获取的：
[0043] 步骤41：对Vi进行归一化处理使其每个元素为介于0～1之间的数值；其中，i取1、2、3、…、N；归一化处理的方式有多种，其中一种是计算向量Vi中各个元素的总和，再用总和去除向量Vi中每个元素得到该元素的归一化后的值。
[0044] 步骤42：计算每一脉冲组中任意两个脉冲信号的特征值向量的欧式距离值得到距离矩阵D， 其中， dij为第i个特征值向量到第j个特征值向量的欧式距离值，vik为第i个特征值向量的第k个元素，vjk为第j个特征值向量的第k个元素；M为特征值向量中元素的总数。
[0045] 步骤43：计算公式 其中i取1、2、3、…、N，j取1、2、3、…、N，且i≠j。
[0046] 由于向量Vi经过了归一化处理，因此dij是介于0～1之间的数值，dij越小，表示从第i个脉冲与从第j个脉冲提取到的特征越一致，反之越发散。由dij可得到的N×N距离矩阵D。不难得知，距离矩阵D中的对角线上的元素为0，且元素dij等于元素dji，i≠j。
[0047] 通常来讲，特征提取准确的一个标志是，对同一个目标的每个脉冲提取的特征相互收敛，即dij尽可能小。从理论上，同一雷达信号发射源辐射在同一工作模式下的信号的特征是不变的，之所以变化是因为环境、辐射、接收通道各种因素的影响，一般认为这些影响通常是随机的。实验证明，各种影响的因素愈小，特征越收敛。为此，本实施例中定义特征收敛性为：
[0048]
[0049] 其中i取1、2、3、…、N，j取1、2、3、…、N，且i≠j。脉冲间的特征向量越收敛，CD的值越接近1，反之越接近0，因此CD可作为特征提取质量的评估指标。技术人员便可根据信号特征收敛值CD选取最优的特征来表征信号，提高后续信号识别的准确度。
[0050] 本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
